摘要：極寒地區(qū)燒結(jié)余熱發(fā)電由于其特殊的運(yùn)行方式啟停頻繁，停運(yùn)后的防凍問題是我國(guó)北方地區(qū)非常嚴(yán)峻的問題。五礦營(yíng)口中板有限責(zé)任公司的燒結(jié)余熱發(fā)電通過總結(jié)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，積極在生產(chǎn)和改造上采取相關(guān)措施，在燒結(jié)余熱發(fā)電防寒防凍工作中取得了一定的成果和經(jīng)驗(yàn)，維護(hù)了設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：極寒地區(qū)；燒結(jié)余熱發(fā)電；放水管道；保溫措施；防凍措施；鋼鐵生產(chǎn) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TH019 文章編號(hào)：1009-2374（2016）29-0091-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.29.040

在鋼鐵生產(chǎn)過程中，燒結(jié)工序的能耗約占總能耗的10%，僅次于煉鐵工序，位居第二。在燒結(jié)工序總能耗中，有近50%的熱能以燒結(jié)機(jī)煙氣和冷卻機(jī)廢熱氣的顯熱形式排入大氣。

國(guó)內(nèi)鋼鐵廠近年推廣應(yīng)用的低溫余熱發(fā)電供熱技術(shù)是利用中低溫的廢氣產(chǎn)生低品位蒸汽，用來供熱或推動(dòng)低參數(shù)的汽輪機(jī)組做功發(fā)電。其與火電發(fā)電相比，不需要消耗一次能源，不產(chǎn)生額外的廢氣、廢渣、粉塵和其他有害氣體，具有充分利用低溫廢氣以達(dá)到變廢為寶、凈化環(huán)境的目的。

本著“節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境”的原則，五礦營(yíng)口中板有限責(zé)任公司積極推進(jìn)余熱發(fā)電項(xiàng)目，回收利用四臺(tái)燒結(jié)機(jī)的環(huán)冷機(jī)廢熱氣中的余熱，通過余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽，送往汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。

2012年11月份180m2燒結(jié)余熱發(fā)電電站投產(chǎn)，三臺(tái)余熱鍋爐和一臺(tái)汽輪發(fā)電機(jī)組的總體規(guī)模。其中：2×180m2燒結(jié)機(jī)配置兩臺(tái)單進(jìn)汽雙壓立式余熱鍋爐，型號(hào)為Q360-21.86/5.78-2.0（0.5）/340（200）；而另一臺(tái)132m2的燒結(jié)機(jī)配置一臺(tái)單進(jìn)汽雙壓立式余熱鍋爐，型號(hào)為Q360-17.18/5.54-2.0（0.5）/340（200）。三臺(tái)余熱鍋爐均自帶除氧器。對(duì)應(yīng)的12MW雙壓補(bǔ)汽凝汽式汽輪機(jī)，型號(hào)為NZ12-1.9/0.4，配15MW發(fā)電機(jī)，型號(hào)QFW-15-2A。

2014年9月600m?燒結(jié)余熱發(fā)電投產(chǎn)，600m?燒結(jié)環(huán)冷機(jī)對(duì)應(yīng)鍋爐型號(hào)為1臺(tái)Q500（500）/400（300）-75（17.5）-1.45（0.35）/340（200）、1臺(tái)20MW雙壓補(bǔ)氣凝汽式汽輪機(jī)（型號(hào)為BN20-1.25/0.25）、1臺(tái)20MW發(fā)電機(jī)（型號(hào)QF-20-2型），利用燒結(jié)環(huán)冷機(jī)1#段、2#段高溫部分的300℃～400℃的廢氣產(chǎn)生蒸汽，來推動(dòng)汽輪機(jī)組做功發(fā)電。

我公司在東北地區(qū)，隨著冬季的到來，極端天氣下整個(gè)鍋爐的汽水系統(tǒng)屢次出現(xiàn)問題，故障頻繁。鍋爐內(nèi)取樣器管、儀表系統(tǒng)經(jīng)常上凍，造成液位計(jì)液位顯示失靈、壓力測(cè)點(diǎn)顯示錯(cuò)誤，不能及時(shí)、準(zhǔn)確、真實(shí)地顯示現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)運(yùn)行生產(chǎn)造成了極大的不便和安全隱患。另外，靠近煙道尾部的低溫?fù)Q熱器部分出現(xiàn)凍管，就是停機(jī)就開始放水也放不凈。停機(jī)后空冷器、冷油器、油站冷油器等冷卻器回水管道出現(xiàn)防凍層以上位置結(jié)冰，造成各冷卻器無法使用等，給運(yùn)行人員和檢修人員造成極大的困擾。

1 故障及原因分析

針對(duì)上述問題，經(jīng)過認(rèn)真的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和原因分析，發(fā)現(xiàn)我廠燒結(jié)余熱發(fā)電在設(shè)計(jì)和安裝方面存在以下缺陷：

第一，由于燒結(jié)余熱發(fā)電特殊的工作方式，燒結(jié)余熱鍋爐和燒結(jié)機(jī)運(yùn)行情況聯(lián)系緊密，燒結(jié)側(cè)緩料、換臺(tái)車、處理設(shè)備缺陷停機(jī)等都對(duì)燒結(jié)余熱發(fā)電鍋爐影響巨大，造成鍋爐啟停爐特別頻繁。我公司燒結(jié)余熱發(fā)電站在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)極寒條件考慮不周，未完全考慮北方環(huán)境溫度及生產(chǎn)現(xiàn)狀，鍋爐采取的彩鋼板緊身封閉結(jié)構(gòu)，保溫效果差。汽水管路、儀表管路等都采用的普通巖棉保溫措施，事實(shí)證明無法抵擋本地區(qū)-27.3℃左右的低溫。

第二，引風(fēng)機(jī)出口擋板為葉片式，環(huán)冷機(jī)動(dòng)靜部分密封差，停機(jī)后料溫下降快，冷風(fēng)順著煙道倒灌回鍋爐內(nèi)，鍋爐采取的換熱方式是自上而下逐級(jí)換熱。鍋爐最下部為凝結(jié)水預(yù)熱器，冷風(fēng)倒灌第一級(jí)就是凝結(jié)水預(yù)熱器，而且凝結(jié)水預(yù)熱器進(jìn)水溫度為30℃～40℃，蛇形管排列。一方面是水的溫度低，蓄熱能力差；另一方面因?yàn)槟Y(jié)水預(yù)熱器內(nèi)沒有壓力放水速度慢，蛇形管排又不容易將水完全放凈，造成在放水過程中管排出現(xiàn)上凍的現(xiàn)象且放不出水。

第三，冬季外供蒸汽，蒸汽壓力跟隨燒結(jié)測(cè)環(huán)冷機(jī)煙溫波動(dòng)大，蒸汽管路上的疏水在安裝疏水器的情況下壓力波動(dòng)大就容易上凍，造成疏水器動(dòng)作失靈，從而凍住、凍壞。

第四，本地區(qū)最大凍土深度1.11m，部分冷卻水回水管道、循環(huán)水回水管道、冷油器回水管道等在停機(jī)后出現(xiàn)地表部分結(jié)冰現(xiàn)象，造成無法回水。

第五，低負(fù)荷運(yùn)行和停機(jī)后在循環(huán)水泵連續(xù)運(yùn)行情況下，出現(xiàn)整個(gè)機(jī)力通風(fēng)塔北側(cè)結(jié)冰現(xiàn)象，北側(cè)邊緣位置將擋風(fēng)板縫隙填滿連成冰幕，內(nèi)部局部形成巨大冰柱對(duì)填料造成重力下拉作用，當(dāng)時(shí)處理及時(shí)否則將造成填料大面積損壞。

第六，超過24小時(shí)停產(chǎn)時(shí)化學(xué)水箱及管路出現(xiàn)上凍現(xiàn)象。

2 改造及預(yù)防措施

為了適應(yīng)冬季寒冷天氣下燒結(jié)余熱鍋爐的穩(wěn)定運(yùn)行需要，我公司采取了一系列的改造、防凍和預(yù)防措施取得了良好的效果，保證了燒結(jié)余熱發(fā)電的穩(wěn)定運(yùn)行，主要措施如下：

第一，將室外的儀表管路盡量移至室內(nèi)，將室內(nèi)的儀表管路纏繞伴熱帶，并在伴熱帶外加裝巖棉保溫，停爐后到就地用變送器上的泄水閥將水放出，從而避免了儀表管路在停爐后凍結(jié)和失靈。將各類無防凍能力的變送器拆回，待機(jī)組啟動(dòng)前回裝。

第二，鍋爐各部位人孔、檢查孔、放灰門及省煤器和預(yù)熱器檢查門、循環(huán)風(fēng)機(jī)出入口擋板嚴(yán)密關(guān)閉；各轉(zhuǎn)機(jī)油站冷卻水密封水水流暢通，長(zhǎng)期停止運(yùn)行后，要將管路內(nèi)的水及時(shí)放盡；易凍處消防水管路積水也應(yīng)放盡；在汽輪機(jī)打閘前，打開所有的疏放水門，利用外網(wǎng)余壓蒸干各部疏水，各疏水主管和直排管在停機(jī)中一直保持開狀態(tài)；鍋爐汽包壁溫200℃、壓力0.5MPa打開所有底部放水、集中下降管放水、過熱汽系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、取樣系統(tǒng)、減溫水系統(tǒng)所有疏放水門，汽包壓力到0.2MPa以下打開對(duì)空排汽；凝結(jié)水預(yù)熱器部分，加大疏水管管徑，在聯(lián)箱出口位置加裝氮?dú)獯祾唛y門，停爐后馬上開啟，將存水吹走并充氮防腐。給水泵停運(yùn)后，打開所有水側(cè)系統(tǒng)放水門、空氣門，凝結(jié)水泵停運(yùn)后打開所有凝結(jié)水系統(tǒng)水側(cè)放水門、空氣門，以上各門在停機(jī)中保持開啟狀態(tài)；冷卻水塔在循環(huán)水泵停運(yùn)前保持低水位運(yùn)行，當(dāng)達(dá)到停運(yùn)循環(huán)水泵的條件時(shí)，將冷卻塔塔池水全部放凈；在鍋爐底部，沿著灰倉(cāng)側(cè)面裝設(shè)部分汽暖暖氣，接近停爐階段及時(shí)開啟，散發(fā)熱量保證底部換熱器溫度，爭(zhēng)取時(shí)間將水放盡。

第三，外供蒸汽，鍋爐至汽輪機(jī)中低壓蒸汽母管疏水等重要疏水全部采用保溫巖棉加伴熱帶再加保溫巖棉的方式進(jìn)行伴熱，疏水設(shè)立帶疏水器的主管路和直排管路。停爐后，立刻開啟直排管排凈疏水，管道中蒸汽凝結(jié)后存的低溫疏水也順著直排管慢慢排干凈。這種伴熱方式一方面防止伴熱帶被高溫蒸汽燙壞；另一方面在沒有蒸汽熱量后可以持續(xù)保證疏水管溫度，保證其不上凍。

第四，在循環(huán)水回水、各油站冷油器回水管道等位置設(shè)深1.8m的地下放水門，冷卻水停止后開啟常規(guī)放水和地下放水門將部分地表以下，防凍層以上水放盡，防止上凍。

第五，為應(yīng)對(duì)機(jī)力通風(fēng)塔結(jié)冰現(xiàn)象，在北側(cè)加設(shè)帆布棚，天冷時(shí)將帆布安裝上，天熱后拆除，防止阻礙循環(huán)水冷卻。冷卻塔南側(cè)巡檢過程中發(fā)現(xiàn)冰柱及時(shí)清理。

3 啟停爐過程中的具體防凍措施

3.1 鍋爐啟動(dòng)操作

因燒結(jié)側(cè)每次啟動(dòng)溫度波動(dòng)都非常大，因此冬季鍋爐啟爐前一定要與燒結(jié)側(cè)確認(rèn)，生產(chǎn)正常溫度穩(wěn)定后（一段300℃以上），方可準(zhǔn)備啟爐。啟動(dòng)前將相關(guān)的放水門、放空氣門逐一關(guān)閉，壓力變送器回裝、疏水直排門適當(dāng)關(guān)小、關(guān)閉一二段煙筒閥門、打開引風(fēng)煙氣切斷閥，將少許熱風(fēng)引致鍋爐內(nèi)。鍋爐頂部煙道過熱器處煙溫達(dá)到150℃以上，鍋爐出口煙氣溫度30℃以上，可以開始上水（兩個(gè)條件需要同時(shí)達(dá)到）。上水前檢查循環(huán)風(fēng)機(jī)吸冷風(fēng)口在關(guān)閉位置，水位達(dá)到汽包最低水位（-200mm），檢查循環(huán)風(fēng)機(jī)未出現(xiàn)倒轉(zhuǎn)后，啟動(dòng)循環(huán)風(fēng)機(jī)。

上水前除中低參疏水、集箱疏水外將其余疏水及事故放水門關(guān)閉。

中參水位達(dá)到-200mm啟動(dòng)循環(huán)風(fēng)機(jī)，其間禁止間斷給水（可減少上水量）。

3.2 鍋爐停爐操作

燒結(jié)側(cè)有停機(jī)計(jì)劃提前1小時(shí)通知發(fā)電側(cè)，接到燒結(jié)側(cè)停機(jī)、緩料等相關(guān)操作通知后，司爐勤觀察環(huán)冷機(jī)溫度，當(dāng)環(huán)冷溫度下降到240℃以下，馬上停爐。如未接到任何通知煙溫降至180℃以下馬上停爐。

班長(zhǎng)接通知后，與汽機(jī)、電氣值班員做好溝通，并通知燒結(jié)主控和調(diào)度準(zhǔn)備停爐。

第一，司爐關(guān)閉中壓及低壓蒸汽出口門，開啟中、低壓集汽集箱向空排氣門，中、低壓汽包水位保持在

-50℃～-100℃之間即可（煙溫降至180℃和高溫過熱器位置煙溫120℃以下可不保持液位立刻放水，放水過程中逐漸降低循環(huán)風(fēng)機(jī)頻率，水放盡后立刻關(guān)閉鍋爐入口擋板和循環(huán)風(fēng)機(jī)進(jìn)出口擋板），吸冷風(fēng)口整個(gè)冬季達(dá)到檢修位置嚴(yán)禁操作。

第二，司爐開啟煙筒排空閥，關(guān)閉循環(huán)風(fēng)機(jī)進(jìn)出口門，停循環(huán)風(fēng)機(jī)。

第三，司爐觀察鍋爐內(nèi)溫度及汽包壓力下降情況可中斷鍋爐給水，當(dāng)中壓汽包壓力降至0.5MPa以下時(shí)司爐及班長(zhǎng)到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行相關(guān)疏水門開啟。

第四，稍開除鹽水補(bǔ)水箱補(bǔ)水門，稍開補(bǔ)水泵出口放水門，稍開鍋爐主汽至蒸汽母管管道疏水，全開給水泵進(jìn)口放水門，全開中、低壓給水管道放水門，全開凝結(jié)水管道放水門。開啟中、低壓汽包水位計(jì)放水門。

第五，循環(huán)風(fēng)機(jī)工業(yè)冷卻水不得關(guān)閉，給水泵冷卻水可視廠房?jī)?nèi)溫度稍開或溫度較低時(shí)全開。

第六，停爐后要保證門窗關(guān)閉，廠房采暖正常，相關(guān)管道保溫完整及伴熱正常。

4 結(jié)語

燒結(jié)余熱發(fā)電由于受到燒結(jié)側(cè)環(huán)冷機(jī)和燒結(jié)機(jī)的制約，啟停爐相對(duì)頻繁，從而給運(yùn)行操作和冬季防凍帶來一定的困難。我公司在生產(chǎn)實(shí)踐中通過仔細(xì)查找原因，積極采取應(yīng)對(duì)措施，維護(hù)了設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。最長(zhǎng)一次冬季停機(jī)時(shí)間達(dá)1個(gè)月，在這種大面積采取防凍措施的條件下，系統(tǒng)恢復(fù)必須提前5天進(jìn)行，最近一次極冷狀態(tài)下（零下25℃）機(jī)組啟動(dòng)，整個(gè)系統(tǒng)恢復(fù)用了4天時(shí)間使鍋爐具備了啟動(dòng)條件。五礦營(yíng)鋼燒結(jié)余熱發(fā)電正在繼續(xù)探索改進(jìn)燒結(jié)余熱發(fā)電機(jī)組冬季停運(yùn)后的防凍措施方法，使機(jī)組在滿足防凍條件下，實(shí)現(xiàn)機(jī)組快速恢復(fù)啟動(dòng)，以提高機(jī)組冬季備用狀態(tài)的快速反應(yīng)能力。

作者簡(jiǎn)介：謝志剛（1981-），男，遼寧營(yíng)口人，供職于五礦營(yíng)口中板有限責(zé)任公司，熱動(dòng)中級(jí)職稱，研究方向：余熱發(fā)電。

（責(zé)任編輯：王 波）